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glucósido

Salicina , un glucósido relacionado con la aspirina. Estructura química de la oleandrina , un glucósido cardíaco En química , un glucósido / ˈ ɡ l aɪ k ə s aɪ d / es una molécul...

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Salicina , un glucósido relacionado con la aspirina.
Estructura química de la oleandrina , un glucósido cardíaco

En química , un glucósido / ˈ ɡ l aɪ k ə s aɪ d / es una molécula en la que un azúcar está unido a otro grupo funcional mediante un enlace glucosídico . Los glucósidos desempeñan numerosas funciones importantes en los organismos vivos. Muchas plantas almacenan sustancias químicas en forma de glucósidos inactivos. Estos pueden activarse mediante hidrólisis enzimática , [ 1 ] lo que provoca la ruptura de la parte de azúcar, haciendo que la sustancia química esté disponible para su uso. Muchos de estos glucósidos vegetales se utilizan como medicamentos . Varias especies de mariposas Heliconius son capaces de incorporar estos compuestos vegetales como una forma de defensa química contra los depredadores. [ 2 ] En animales y humanos, los venenos a menudo se unen a moléculas de azúcar como parte de su eliminación del cuerpo.

En términos formales, un glucósido es cualquier molécula en la que un grupo de azúcar se une a otro grupo mediante un enlace glucosídico a través de su carbono anomérico . Los glucósidos pueden estar unidos por un enlace glucosídico O- (un O-glucósido ), N- (una glicosilamina ), S- (un tioglucósido ) o C- (un C-glucósido ). Según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), el nombre " C- glucósido" es incorrecto ; el término preferido es " compuesto C -glicosílico". [ 3 ] La definición dada es la utilizada por la IUPAC, que recomienda la proyección de Haworth para asignar correctamente las configuraciones estereoquímicas . [ 4 ]

Muchos autores exigen, además, que el azúcar esté unido a una molécula que no sea azúcar para que la molécula se considere un glucósido, excluyendo así los polisacáridos . El grupo azúcar se conoce entonces como glicona y el grupo no azúcar como aglicona o genina . La glicona puede constar de un solo grupo azúcar ( monosacárido ), dos grupos azúcar ( disacárido ) o varios grupos azúcar ( oligosacárido ).

El primer glucósido identificado fue la amigdalina , por los químicos franceses Pierre Robiquet y Antoine Boutron-Charlard, en 1830. [ 5 ]

Las moléculas que contienen un enlace N-glucosídico se conocen como glicosilaminas . Muchos autores en bioquímica denominan a estos compuestos N-glucósidos y los agrupan con los glucósidos; esto se considera un término erróneo y la IUPAC lo desaconseja. Las glicosilaminas y los glucósidos se agrupan como glicoconjugados ; otros glicoconjugados incluyen glicoproteínas , glicopéptidos , peptidoglicanos , glicolípidos y lipopolisacáridos .

Química

Gran parte de la química de los glucósidos se explica en el artículo sobre enlaces glucosídicos . Por ejemplo, las porciones de glicona y aglicona pueden separarse químicamente por hidrólisis en presencia de ácido y pueden hidrolizarse con álcali . También existen numerosas enzimas que pueden formar y romper enlaces glucosídicos. Las enzimas de escisión más importantes son las glicósido hidrolasas , y las enzimas sintéticas más importantes en la naturaleza son las glicosiltransferasas . Se han desarrollado enzimas modificadas genéticamente, denominadas glicosintasas, que pueden formar enlaces glucosídicos con un rendimiento excelente.

Existen diversas formas de sintetizar químicamente enlaces glucosídicos. La glucosidación de Fischer se refiere a la síntesis de glicósidos mediante la reacción de monosacáridos no protegidos con alcoholes (generalmente como disolvente) en presencia de un catalizador ácido fuerte. La reacción de Koenigs-Knorr consiste en la condensación de haluros de glicosilo y alcoholes en presencia de sales metálicas como el carbonato de plata o el óxido mercúrico .

Clasificación

Los glucósidos se pueden clasificar según la glicona, el tipo de enlace glucosídico y la aglicona.

Por glicona/presencia de azúcar

Si el grupo glicona de un glucósido es glucosa , entonces la molécula es un glucósido ; si es fructosa , entonces la molécula es un fructósido ; si es ácido glucurónico , entonces la molécula es un glucurónido ; etc. En el organismo, las sustancias tóxicas suelen unirse al ácido glucurónico para aumentar su solubilidad en agua; los glucurónidos resultantes se excretan posteriormente. Los compuestos también pueden definirse generalmente según la clase de glicona; por ejemplo, los biosidos son glucósidos con una glicona de disacárido (biosa).

Según el tipo de enlace glucosídico

Según si el enlace glucosídico se encuentra "debajo" o "encima" del plano de la molécula de azúcar cíclica, los glucósidos se clasifican como α-glucósidos o β-glucósidos . Algunas enzimas, como la α-amilasa, solo pueden hidrolizar los enlaces α; otras, como la emulsina , solo pueden afectar a los enlaces β.

Existen cuatro tipos de enlaces entre la glicona y la aglicona:

  • Enlace glucósido/enlace C, "no hidrolizable por ácidos o enzimas"
  • Enlace O/enlace glucosídico
  • Enlace N/enlace glucosídico
  • Enlace S/enlace glucosídico

Por aglicona

Los glucósidos también se clasifican según la naturaleza química de la aglicona. Para fines bioquímicos y farmacológicos, esta es la clasificación más útil.

Glucósidos alcohólicos

Un ejemplo de glucósido alcohólico es la salicina , que se encuentra en el género Salix . La salicina se convierte en el organismo en ácido salicílico , que está estrechamente relacionado con la aspirina y tiene efectos analgésicos , antipiréticos y antiinflamatorios .

glucósidos de antraquinona

Estos glucósidos contienen un grupo aglicona derivado de la antraquinona . Tienen efecto laxante . Se encuentran principalmente en plantas dicotiledóneas , excepto en la familia Liliaceae , que son monocotiledóneas . Están presentes en especies de sen , ruibarbo y aloe . El antrona y el antranol son formas reducidas de la antraquinona.

glucósidos de cumarina

En este caso, la aglicona es cumarina o un derivado. Un ejemplo es la apterina , que, según se informa, dilata las arterias coronarias y bloquea los canales de calcio . Otros glucósidos de cumarina se obtienen de las hojas secas de Psoralea corylifolia .

glucósidos de cromona

En este caso, la aglicona se llama benzo-gamma-pirona.

glucósidos cianogénicos

Amigdalina

En este caso, la aglicona contiene un grupo cianohidrina . Las plantas que producen glucósidos cianogénicos los almacenan en la vacuola , pero, si la planta es atacada, se liberan y se activan mediante enzimas en el citoplasma . Estas enzimas eliminan la parte de azúcar de la molécula, lo que permite que la estructura de la cianohidrina colapse y libere cianuro de hidrógeno tóxico . Almacenarlos en formas inactivas en la vacuola evita que dañen la planta en condiciones normales. [ 6 ]

Además de desempeñar un papel en la disuasión de herbívoros, en algunas plantas controlan la germinación, la formación de brotes , el transporte de carbono y nitrógeno, y posiblemente actúan como antioxidantes. [ 6 ] La producción de glucósidos cianogénicos es una función conservada evolutivamente, presente en especies tan antiguas como los helechos y tan recientes como las angiospermas . [ 6 ] Estos compuestos son producidos por alrededor de 3000 especies. En los cultivos se encuentran en aproximadamente el 11 % de las plantas cultivadas, pero solo en el 5 % de las plantas en general; los humanos parecen haberlos seleccionado. [ 6 ]

Algunos ejemplos son la amigdalina y la prunasina , producidas por el almendro amargo ; otras especies que producen glucósidos cianogénicos son el sorgo (del cual se aisló por primera vez la dhurrina , el primer glucósido cianogénico identificado), la cebada , el lino , el trébol blanco y la yuca , que produce linamarina y lotaustralina . [ 6 ]

La amigdalina y un derivado sintético, el laetrilo , fueron investigados como posibles fármacos para tratar el cáncer y se promocionaron ampliamente como medicina alternativa ; sin embargo, son ineficaces y peligrosos. [ 7 ]

Algunas especies de mariposas, como Dryas iulia y Parnassius smintheus , han evolucionado para utilizar los glucósidos cianogénicos que se encuentran en sus plantas hospedantes como una forma de protección contra los depredadores debido a su falta de palatabilidad. [ 8 ] [ 9 ]

glucósidos flavonoides

En este caso, la aglicona es un flavonoide . Algunos ejemplos de este amplio grupo de glucósidos son:

Entre los efectos importantes de los flavonoides se encuentra su efecto antioxidante . También se sabe que disminuyen la fragilidad capilar .

glucósidos fenólicos

Aquí, la aglicona es una estructura fenólica simple . Un ejemplo es la arbutina que se encuentra en la gayuba común Arctostaphylos uva-ursi . Tiene un efecto antiséptico urinario.

Saponinas

Estos compuestos producen una espuma permanente al agitarlos con agua. También causan hemólisis de los glóbulos rojos . Los glucósidos de saponina se encuentran en el regaliz . Su valor medicinal se debe a sus efectos expectorantes , corticoides y antiinflamatorios. Las saponinas esteroideas son una materia prima importante para la producción de glucocorticoides semisintéticos y otras hormonas esteroideas como la progesterona ; por ejemplo, en el ñame silvestre Dioscorea , la sapogenina diosgenina , en forma de su glucósido dioscina. Los ginsenósidos son glucósidos triterpénicos y saponinas de ginseng de Panax ginseng (ginseng chino) y Panax quinquefolius ( ginseng americano ). En general, se desaconseja el uso del término saponina en química orgánica, porque muchos componentes vegetales pueden producir espuma , y ​​muchos glucósidos triterpénicos son anfipolares bajo ciertas condiciones, actuando como tensioactivo . Los usos más modernos de las saponinas en biotecnología son como adyuvantes en vacunas : Quil A y su derivado QS-21 , aislados de la corteza de Quillaja saponaria Molina, para estimular tanto la respuesta inmune Th1 como la producción de linfocitos T citotóxicos (CTL) contra antígenos exógenos, los hacen ideales para su uso en vacunas de subunidades y vacunas dirigidas contra patógenos intracelulares, así como para vacunas terapéuticas contra el cáncer, pero con el mencionado efecto secundario de hemólisis . [ 10 ] Las saponinas también son agentes antiprotozoarios ruminales naturales que tienen el potencial de mejorar la fermentación microbiana ruminal, reduciendo las concentraciones de amoníaco y la producción de metano en animales rumiantes . [ 11 ]

Glucósidos esteroideos (glucósidos cardíacos)

En estos glucósidos, la parte aglicona es un núcleo esteroideo . Estos glucósidos se encuentran en los géneros vegetales Digitalis , Scilla y Strophanthus . Se utilizan en el tratamiento de enfermedades cardíacas , como la insuficiencia cardíaca congestiva (históricamente, como se reconoce ahora, no mejora la supervivencia; actualmente se prefieren otros agentes ) y la arritmia .

glucósidos de esteviol

Estos glucósidos dulces, presentes en la planta de stevia (Stevia rebaudiana Bertoni), tienen un dulzor entre 40 y 300 veces superior al de la sacarosa . Los dos glucósidos principales, el esteviósido y el rebaudiósido A, se utilizan como edulcorantes naturales en muchos países. Estos glucósidos tienen el esteviol como aglicona. La glucosa o combinaciones de ramnosa y glucosa se unen a los extremos de la aglicona para formar los diferentes compuestos.

glucósidos iridoides

Estos contienen un grupo iridoide ; por ejemplo, aucubina , ácido geniposídico , teviridosido, loganina , catalpol .

tioglucósidos

Como su nombre incluye el prefijo tio- , estos compuestos contienen azufre . Algunos ejemplos son la sinigrina , presente en la mostaza negra , y la sinalbina , presente en la mostaza blanca .

Véase también

Referencias

  1. ↑ Brito-Arias, Marco (2007). Síntesis y caracterización de glucósidos . Springer. ISBN 978-0-387-26251-2.
  2. ↑ Nahrstedt, A.; Davis, RH (1983). "Ocurrencia, variación y biosíntesis de los glucósidos cianogénicos linamarina y lotaustralina en especies de Heliconiini (Insecta: Lepidoptera)". Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Comparative Biochemistry . 75 (1): 65– 73. doi : 10.1016/0305-0491(83)90041-x .
  3. ↑ "Glucósidos" . Libro de Oro de la IUPAC – Glucósidos . 2009. doi : 10.1351/goldbook.G02661 . ISBN 978-0-9678550-9-7.
  4. ↑ Lindhorst, TK (2007). Fundamentos de química y bioquímica de los carbohidratos . Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-31528-4.
  5. ^ Robiquet; Boutron-Charlard (1830). "Nouvelles expériences sur les amandes amères et sur l'huile volatile qu'elles fournissent" [ Nuevos experimentos sobre las almendras amargas y el aceite volátil que aportan ] . Annales de Chimie et de Physique . 2da serie (en francés). 44 : 352–382 .
  6. 1 2 3 4 5 Gleadow, RM; Møller, BL (2014). "Glucósidos cianogénicos: síntesis, fisiología y plasticidad fenotípica". Annual Review of Plant Biology . 65 (1): 155– 85. Bibcode : 2014AnRPB..65..155G . doi : 10.1146/annurev-arplant-050213-040027 . PMID 24579992 . 
  7. ↑ Milazzo, S; Horneber, M (28 de abril de 2015). "Tratamiento con laetril para el cáncer" . La base de datos Cochrane de revisiones sistemáticas . 2018 (4) CD005476. doi : 10.1002/14651858.CD005476.pub4 . PMC 6513327. PMID 25918920 .  
  8. ↑ Benson, Woodruff W. (1971). "Evidencia de la evolución de la falta de palatabilidad a través de la selección de parentesco en los Heliconinae (Lepidoptera)". The American Naturalist . 105 (943): 213– 226. Bibcode : 1971ANat..105..213B . doi : 10.1086/282719 . JSTOR 2459551 . S2CID 84261089 .  
  9. ↑ Doyle, Amanda (2011). El papel de la temperatura y las interacciones con la planta huésped en el desarrollo larvario y la ecología poblacional de Parnassius smintheus Doubleday, la mariposa Apolo de las Montañas Rocosas (PDF) (MSc). Universidad de Alberta. doi : 10.7939/R3VX32 . Recuperado el 13 de noviembre de 2017 .
  10. ↑ Sun, Hong-Xiang; Xie, Yong; Ye, Yi-Ping (2009). "Avances en adyuvantes basados ​​en saponinas" . Vaccine . 27 (12): 1787– 1796. doi : 10.1016/j.vaccine.2009.01.091 . PMID 19208455 . 
  11. ↑ Patra, AK; Saxena, J (2009). "El efecto y el modo de acción de las saponinas sobre las poblaciones microbianas y la fermentación en el rumen y la producción rumiante" . Nutrition Research Reviews . 22 (2): 204– 209. doi : 10.1017/S0954422409990163 . PMID 20003589 . 
  • Definición de glucósidos , del Compendio de Terminología Química de la IUPAC , el " Libro de Oro ".
  • Reglas de nomenclatura IUPAC para glucósidos